A level-set method for artificial compressibility with pressure-based residual smoothing
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Date
2017
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Abstract
Comprender la dinámica de la superficie libre de los fluidos es un aspecto clave en diferentes aplicaciones prácticas como por ejemplo, el proceso de erosión y sedimentación que ocurre en la zona donde una ola revienta. Para lograr un mejor entendimiento de estos fenómenos es importante contar con modelos numéricos precisos y robustos capaces de identificar el movimiento de la superficie libre junto a la dinámica del flujo. En este trabajo nosotros desarrollamos un método explícito, conservativo, en coordenadas curvilíneas generalizadas, de volúmenes finitos que incorpora el enfoque de conjuntos de nivel para simular fluidos incompresibles de dos fases. A diferencia de otros métodos, modificamos el método de compresibilidad artificial (CA) para considerar una densidad y viscosidad variable, en el cual se avanza el tiempo con una metodología de paso de tiempo dual. Para incorporar las propiedades no uniformes nos aprovechamos de la formulación del método de CA con suavizado residual en base a la presión, en el cual el algoritmo diagonal-bloque, usado para resolver el sistema de ecuaciones, es natural y levemente modificado. Demostramos la precisión y robustez del modelo desarrollado simulando casos de referencia que involucran el movimiento de la superficie libre de un flujo, como el caso de un tanque oscilante, una ola lineal progresiva y el problema del rompimiento de presa. En el futuro esperamos aplicar el modelo desarrollado en la zona de rompimiento de una ola donde ocurren importantes procesos biológicos.
Description
Tesis (Master of Science in Engineering)--Pontificia Universidad Católica de Chile, 2017